Технический
комитет по стандартизации
«Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК 259)
Закрытое
акционерное общество «Научно-производственная фирма
«Центральное конструкторское бюро арматуростроения»
СТАНДАРТ ЦКБА
СТ ЦКБА 004-2003
Арматура трубопроводная
БОЛТЫ И ШПИЛЬКИ
Нормирование статической прочности
Санкт-Петербург
2003
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Закрытым акционерным обществом «Научно-производственная фирма «Центральное конструкторское бюро арматуростроения» (ЗАО «НПФ «ЦКБА»)
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом ЗАО «НПФ «ЦКБА» от 29.12.2003 № 168
3 СОГЛАСОВАН Техническим комитетом «Трубопроводная арматура и сильфоны» (ТК 259)
4 ВВОДИТСЯ ВЗАМЕН РД 26-07-273-89
5 ПЕРЕИЗДАНИЕ с учетом изменения № 1 (2008 г), № 2 (2014 г.)
СОДЕРЖАНИЕ
СТАНДАРТ ЦКБА
|
Арматура трубопроводная БОЛТЫ И ШПИЛЬКИ Нормирование статической прочности |
Дата введения 2004-04-01
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на трубопроводную арматуру и устанавливает способы нормирования статической прочности болтов и шпилек фланцевых соединений арматуры с трубопроводом или оборудованием, фланцевых соединений «корпус - крышка», а также фланцевых соединений стойки, приводных устройств и др. разъемных соединений трубопроводной арматуры.
Методы расчета, применяемые для определения нагрузок, перемещений и напряжений не регламентируются. Допускается применять методики расчета, содержащиеся в отечественных и зарубежных нормативных документах (далее - НД) и технической литературе.
2 Нормативные ссылки
2.1 В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие НД:
ГОСТ 20700-75 Болты, шпильки, гайки и шайбы для фланцевых и анкерных соединений, пробки и хомуты с температурой среды от 0 °С до 650 °С. Технические условия
ГОСТ 23304-78 Болты, шпильки, гайки и шайбы для фланцевых соединений атомных энергетических установок. Технические требования. Приемка. Методы испытаний. Маркировка, упаковка, транспортирование и хранение
ГОСТ 24705-2004 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Основные размеры
ГОСТ Р 55509-2013 Арматура трубопроводная. Металлы, применяемые в арматуростроении. Основные требования к выбору материалов
НП-068-05 Арматура для оборудования и трубопроводов АЭС, Общие технические требования
ПНАЭ Г-7-002-86 Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (Правила и нормы в атомной энергетике)
ПНАЭ Г-7-008-89 Правила устройства и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (Правила и нормы в атомной энергетике)
РД 10-249-98 Нормы расчета на прочность стационарных котлов и трубопроводов пара и горячей воды
СТ ЦКБА 012-2005 Арматура трубопроводная. Шпильки, болты, гайки и шайбы для трубопроводной арматуры. Технические требования
2.2 Обозначения и сокращения, примененные в СТ ЦКБА, приведены в приложении А.
3 Нормирование статической прочности болтов и шпилек арматуры для атомных энергетических установок
3.1 Общие положения
3.1.1 Способ нормирования статической прочности болтов (шпилек) арматуры для АЭУ принят по ПНАЭ Г-7-002-86.
3.1.2 Расчет на прочность болтов (шпилек) проводится в два этапа: расчет по выбору основных размеров и поверочный расчет. При оценке прочности болтов (шпилек) должны полностью удовлетворяться как требования расчета по выбору основных размеров, так и поверочного расчета.
3.1.3 Крепежные детали должны изготавливаться из материалов, допущенных НП-068-05, ПНАЭ Г-7-008-89 и ГОСТ 23304.
Для оборудования второго контура допускается применение материалов по ГОСТ 20700.
3.1.4 Значения механических характеристик материалов принимаются по НД на эти материалы или ТУ.
Допускается принимать значения механических характеристик, приведенные в таблице Б.1 приложения Б.
В таблице Б.1 указаны также значения допускаемых напряжений.
3.1.5 В случае отсутствия в НД, ТУ или в приложении Б данных по пределам ползучести Rсt допускается их определение по изохронным кривым, приведенным для ряда материалов в приложении 6 ПНАЭ Г-7-002-86.
(Измененная редакция. Изм. № 2)
3.1.6 В таблицах Б.2 - Б.14 приведены допускаемые нагрузки для болтов (шпилек) в зависимости от диаметра, резьбы, марки материала и расчетной температуры. Эти таблицы могут быть использованы при выборе диаметра болтов (шпилек) во фланцевом соединении.
3.2 Номинальные допускаемые напряжения
3.2.1 Номинальные допускаемые напряжения определяются по минимальным (гарантированным) значениям механических характеристик материала болтов (шпилек) при расчетной температуре.
Определение расчетной температуры приводится в п. 3.3.3.
3.2.2 Номинальные допускаемые напряжения для болтов (шпилек) с расчетной температурой, равной Tt или ниже ее, рассчитывают по пределу текучести Rp0,2.
Для болтов (шпилек) с расчетной температурой выше Tt номинальные допускаемые напряжения рассчитывают по пределу текучести Rp0,2 и пределу длительной прочности Rmt.
При заданном ограничении деформации ползучести болтов (шпилек) номинальные допускаемые напряжения рассчитывают по пределу ползучести Rсt.
При расчетных температурах среды ниже 20 °С номинальные допускаемые напряжения принимают такими же, как и при температуре 20 °С.
3.2.3 Температура Tt, при превышении которой необходимо учитывать характеристики длительной прочности, пластичности и ползучести, принимается равной:
- для углеродистых, легированных, кремнемарганцовистых и высокохромистых сталей - 350 °С;
- для коррозионностойких сталей аустенитного класса, жаропрочных хромомолибденованадиевых сталей и железоникелевых сплавов - 450 °С.
3.2.4 Если расчетная температура болтов (шпилек) не превышает температуру Tt, указанную в п. 3.2.3.
|
|
(1) |
Коэффициент запаса прочности n0,2 по пределу текучести Rp0,2 принимается равным - n0,2 = 2.
3.2.5 Если расчетная температура болтов (шпилек) превышает температуру Tt, указанную в 3.2.3.
|
|
(2) |
Коэффициент запаса прочности nmt по пределу длительной прочности Rmt принимается равным - nmt = 3.
При заданном ограничении деформации ползучести номинальные допускаемые напряжения принимаются равными
|
|
(3) |
Коэффициент запаса прочности nct по пределу ползучести принимается равным - nct = 1.
3.2.6 Допускается принимать значения допускаемых напряжений по таблице Б.1 приложения Б.
3.3 Выбор основных размеров
3.3.1 При выполнении расчета по выбору основных размеров расчетными нагрузками являются расчетное давление среды и давление среды в режиме гидроиспытаний.
3.3.2 Оценка прочности производится по номинальным допускаемым напряжениям при расчетной температуре.
3.3.3 Расчетная температура болтов (шпилек) определяется на основании тепловых расчетов или результатов испытаний.
При назначении номинальных допускаемых напряжений для болтов (шпилек) за расчетную температуру допускается принимать максимальную температуру среды.
3.3.4 За расчетное давление принимается максимальное избыточное давление среды в режимах нормальных условий эксплуатации (НУЭ).
3.3.5 При выполнении расчета по выбору основных размеров расчетные растягивающие усилия в болтах (шпильках) должны удовлетворять условию
|
F0 ≥ max{Fd; F2 + Fp; F2h + Fph}, |
(4) |
где
|
Fd = π × Dm × b × q0; |
(5) |
|
Fd = π × Dm × b × m × p × ς; |
(6) |
|
F2h = π × Dm × b × m × ph; |
(7) |
|
Fp = 0,25π × D2m × p; |
(8) |
|
Fph = 0,25π × D2m × ph; |
(9) |
3.3.6 Минимальный диаметр стержня болта (шпильки) Ds определяют по формуле
|
|
(10) |
Минимальный диаметр стержня болта (шпильки) Ds должен удовлетворять условию
|
Ds ≥ min(D0; D3) |
(11) |
3.3.7 По принятому материалу и диаметру стержня болта (шпильки) из таблицы Б.2 приложения Б могут быть выбраны значения допускаемых нагрузок на болт (шпильку).
3.4 Допускаемая нагрузка на болт (шпильку)
3.4.1 Допускаемая нагрузка [Qб] на болт (шпильку) от механических нагрузок определяется по формуле
|
[Qб] ≥ Fб × [σн] |
(12) |
3.4.2 Минимальная площадь Fб поперечного сечения болта (шпильки) определяется по формуле
|
Fб = 0,25π × D2б |
(13) |
Диаметр минимального поперечного сечения болта (шпильки) Dб принимается
|
Dб = min(D0; D3) |
(14) |
3.4.3 Внутренний диаметр резьбы болта (шпильки) D3 принимается по ГОСТ 24705.
Внутренний диаметр резьбы болта (шпильки) может быть определен также по формуле
|
D3 = D - 1,22687 × S |
(15) |
3.4.4 Допускаемые нагрузки на болт (шпильку) приведены в таблицах Б.2 - Б.14 приложения Б, определенные по внутреннему диаметру резьбы D3.
3.4.5 Проверка условий прочности болтов (шпилек) по допускаемым нагрузкам не исключает необходимой проверки по условиям прочности в соответствий с настоящим стандартом.
3.5 Нормирование статической прочности на этапе поверочного расчета
3.5.1 Расчет на статическую прочность проводят после выполнения расчета по выбору основных размеров болтов (шпилек).
3.5.2 При проведении расчета учитывают все действующие нагрузки и рассматривают следующие режимы эксплуатации: НУЭ, ННУЭ и режимы гидравлических (пневматических) испытаний.
Основными расчетными нагрузками являются: давление среды, усилие затяга болтов (шпилек), максимальное усилие вдоль шпинделя при закрытии арматуры, усилия от реакции опор и трубопроводов, температурные воздействия.
3.5.3 Усилие затяга болтов (шпилек) Fow определяют из условия обеспечения герметичности фланцевого соединения в режимах эксплуатации, при гидравлических (пневматических) испытаниях и при сейсмических воздействиях.
Величина затяга болтов (шпилек) должна указываться в чертежах общего вида и контролироваться.
3.5.4 При поверочном расчете определяют следующие категории напряжений:
- средние напряжения растяжения по сечению болта (шпильки), вызванные механическими нагрузками - σm;
- средние напряжения растяжения по сечению болта (шпильки), вызванные температурными воздействиями - σт;
- общие изгибные напряжения по сечению болта (шпильки), вызванные механическими нагрузками и температурными воздействиями - σb;
- напряжения кручения по сечению болта (шпильки), вызванные крутящим моментом при затяге гайки - τw;
- средние касательные напряжения в резьбе τ1 вызванные механическими нагрузками и τ2, вызванные механическими нагрузками и температурными воздействиями.
3.5.5 Напряжения, относящиеся к различным категориям, объединяют в следующие группы приведенных напряжений;
- (σ)1, определяемых по средним напряжениям растяжения σm в расчетном сечении от механических нагрузок;
- (σ)3, определяемых по суммам средних напряжений растяжения (σm + σт) в расчетном сечении от механических нагрузок и температурных воздействий;
- (σ)4, определяемых по суммам составляющих средних напряжений растяжения в расчетном сечении (σm + σт) и общих изгибных напряжений от механических нагрузок и температурных воздействий, а также напряжений кручения.
3.5.6 Приведенные напряжения определяют по теории наибольших касательных напряжений.
3.5.7 В основу методов расчета положены принципы оценки прочности по допускаемым напряжениям.
Условия статической прочности считаются выполненными, если для всех расчетных групп приведенных напряжений (σ)i соблюдаются условия
|
(σ)i ≤ [σн]. |
(16) |
3.5.8 Допускаемые напряжения [σ1]:
- в режимах НУЭ
|
[σ1] = [σн] |
(17) |
- в режимах ННУЭ
|
[σ1] = 1,2[σн] |
(18) |
- в режимах гидравлических (пневматических) испытаний
|
[σ1] = 0,7Rp0,2 |
(19) |
Для фланцевых соединений, имеющих коэффициент нагрузки χ близкий к нулю (обычно соединения беспрокладочные или соединения с прокладками из металла, паронита, фторопласта и т.д.), допускается определять расчетное напряжение (σ)1 только от усилия затяга и проверять выполнение условий прочности по формуле (17).
3.5.9 Допускаемые напряжения [σ3]:
- в режимах НУЭ
|
[σ3] = 1,3[σн] |
(20) |
- в режимах ННУЭ
|
[σ3] = 1,6[σн] |
(21) |
3.5.10 Допускаемые напряжения [σ4]:
- в режимах НУЭ
|
[σ4] = 1,7[σн] |
(22) |
- в режимах ННУЭ
|
[σ4] = 2,0[σн] |
(23) |
В расчетных напряжениях (σ)4 суммарные приведенные напряжения от растяжения и изгиба σs определяются по формуле:
|
σs = (σm + σт) + 0,6σb |
(24) |
3.5.11 Средние касательные напряжения τ1 в резьбе болтов (шпилек) и гаек в режимах НУЭ от действия механических нагрузок
|
τ1 ≤ 0,25Rp0,2. |
(25) |
3.5.12 Средние касательные напряжения τ2 в резьбе болтов (шпилек) и гаек в режимах НУЭ от действия механических нагрузок и температурных воздействий
|
τ2 ≤ 0,32Rp0,2. |
(26) |
3.5.13 Для фланцевых соединений из сталей с различными коэффициентами линейного расширения при температуре среды не более 50 °С и с одинаковыми коэффициентами линейного расширения при температуре среды не более 100 °С проверку условий прочности для расчетных напряжений (σ3) и τ2 допускается не проводить, а для расчетных напряжений (σ4) допускается учитывать только механические нагрузки.
4 Нормирование статической прочности болтов и шпилек арматуры для общепромышленного назначения
4.1 Общие положения
4.1.1 Способ нормирования статической прочности болтов (шпилек) арматуры для общепромышленного назначения принят с использованием положений СТ ЦКБА 012, РД 10-249.
4.1.2 Крепежные детали должны изготавливаться из материалов, указанных в ГОСТ Р 55509.
4.1.3 Значения механических характеристик материалов принимаются по НД на эти материалы или ТУ.
Допускается принимать значения механических характеристик, приведенные в таблице В.1 приложения В.
В таблице В.1 указаны также значения допускаемых напряжений.
4.1.4 В таблицах В.2 - В.13 приведены допускаемые нагрузки для болтов (шпилек) в зависимости от диаметра резьбы, марки материала и расчетной температуры. Эти таблицы могут быть использованы при выборе диаметра болтов (шпилек) во фланцевом соединении.
4.2 Номинальные допускаемые напряжения
4.2.1 Номинальные допускаемые напряжения определяются по минимальным (гарантированным) значениям механических характеристик материала болтов (шпилек) при расчетной температуре.
Определение расчетной температуры приводится в п. 4.3.3.
4.2.2 Номинальные допускаемые напряжения для болтов (шпилек) с расчетной температурой, равной температуре Tt или ниже ее, рассчитывают по пределу текучести Rp0,2.
Для болтов (шпилек) с расчетной температурой выше температуры Tt номинальные допускаемые напряжения рассчитывают по пределу текучести Rp0,2, пределу длительной прочности Rmt и пределу ползучести Rсt.
При расчетной температуре среды ниже 20 °С номинальные допускаемые напряжения принимаются такими же, как и при температуре 20 °С.
4.2.3 Температура Tt при превышении которой кроме механических характеристик кратковременной прочности необходимо учитывать механические характеристики длительной прочности и ползучести материала, принимается равной:
для углеродистых сталей - 380 °С;
для низколегированных сталей - 420 °С;
для аустенитных сталей - 525 °С.
4.2.4 Если расчетная температура болтов (шпилек) не превышает температуру Tt, указанную в п. 4.2.3
|
|
(27) |
В режимах эксплуатации коэффициент запаса прочности n0,2 принимается в соответствии с таблицей 4.2.1.
Таблица 4.2.1 - Значения коэффициента n0,2 в режимах эксплуатации
|
Материал болтов (шпилек) |
Отношение
|
n0,2 |
|
|
Затяг не контролируется |
Затяг контролируется |
||
|
Углеродистые и легированные стали |
≥ 0,7 |
2,8 |
2,4 |
|
< 0,7 |
2,3 |
2,1 |
|
|
Аустенитные стали |
любое |
1,9 |
1,8 |
4.2.5 Если расчетная температура болтов (шпилек) превышает температуру Tt, указанную в п. 4.2.3.
|
|
(28) |
Коэффициенты запасов прочности nmt по пределу длительной прочности Rmt и nct по пределу ползучести Rct принимаются равными - nmt = 1,8; и nct = 1,1.
4.2.6 Номинальные допускаемые напряжения при гидравлических (пневматических) испытаниях определяют при температуре испытаний
|
|
(29) |
Коэффициент запаса прочности n0,2 по пределу текучести Rp0,2 принимается в соответствии с таблицей 4.2.2.
Таблица 4.2.2 - Значения коэффициента n0,2 при испытаниях
|
Материал болтов (шпилек) |
Отношение
|
n0,2 |
|
|
Затяг не контролируется |
Затяг контролируется |
||
|
Углеродистые и легированные стали |
≥ 0,7 |
2,1 |
1,8 |
|
< 0,7 |
1,7 |
1,6 |
|
|
Аустенитные стали |
любое |
1,4 |
1,3 |
4.2.7 Допускается принимать значения допускаемых напряжений по таблице В.1 приложения В.
4.3 Минимальный диаметр стержня болта (шпильки)
4.3.1 При определении минимального диаметра стержня болта (шпильки) расчетными нагрузками являются расчетное давление среды и давление среды в режиме гидроиспытаний.
4.3.2 Оценка прочности производится по номинальным допускаемым напряжениям при расчетной температуре.
4.3.3 Расчетная температура болтов (шпилек) определяется на основании тепловых расчетов или результатов испытаний.
При назначении номинальных допускаемых напряжений для болтов (шпилек) за расчетную температуру допускается принимать максимальную температуру среды.
(Измененная редакция. Изм. № 2)
4.3.4 За расчетное давление принимается максимальное избыточное давление среды в рабочих условиях или при гидравлических (пневматических) испытаниях.
4.3.5 Расчетные растягивающие усилия в болтах (шпильках) должны удовлетворять условию
|
F0 ≥ max{Fd; F2 + Fp; F2h + Fph}, |
(30) |
где
|
Fd = π × Dm × b × q0; |
(31) |
|
Fd = π × Dm × b × m × p × ς; |
(32) |
|
F2h = π × Dm × b × m × ph; |
(33) |
|
Fp = 0,25π × D2m × p; |
(34) |
|
Fph = 0,25π × D2m × ph. |
(35) |
4.3.6 Минимальный диаметр стержня болта (шпильки) Ds определяют по формуле
|
|
(36) |
Минимальный диаметр стержня болта (шпильки) Ds должен удовлетворять условию
|
Ds ≥ min(D0; D3) |
(37) |
4.3.7 По принятому материалу и диаметру стержня болта (шпильки) из таблицы В.2 приложения В могут быть выбраны значения допускаемых нагрузок на болт (шпильку).
4.4 Допускаемая нагрузка на болт (шпильку)
4.4.1 Допускаемая нагрузка [Qб] на болт (шпильку) от механических нагрузок определяется по формуле
|
[Qб] = Fб × [σ] |
(38) |
4.4.2 Минимальная площадь Fб поперечного сечения болта (шпильки) определяется по формуле
|
Fб = 0,25π × D2б |
(39) |
Диаметр минимального поперечного сечения болта (шпильки) Dб принимается
|
Dб = min(D0; D3) |
(40) |
4.4.3 Внутренний диаметр резьбы болта (шпильки) D3 принимается по ГОСТ 24705.
Внутренний диаметр резьбы болта (шпильки) может быть определен также по формуле
|
D3 = D - 1,22687 × S |
(41) |
4.4.4 Допускаемые нагрузки на болт (шпильку) приведены в таблицах В.2 - В.13 приложения В, определенные по внутреннему диаметру резьбы D3.
4.4.5 Проверка условий прочности болтов (шпилек) по допускаемым нагрузкам не исключает необходимой проверки по условиям прочности в соответствии с настоящим стандартом.
4.5 Нормирование статической прочности
4.5.1 Расчет на статическую прочность проводят после определения минимального диаметра стержня болта (шпильки).
4.5.2 При выполнении расчета учитывают все действующие нагрузки и рассматривают все режимы эксплуатации и режимы гидравлических (пневматических) испытаний.
Основными расчетными нагрузками являются: давление среды, усилие затяга болтов (шпилек), максимальное усилие вдоль шпинделя при закрытии арматуры, усилия от реакции опор, нагрузки от трубопроводов и температурные воздействия.
4.5.3 Усилие затяга болтов (шпилек) Fow определяют из условия обеспечения герметичности фланцевого соединения в режимах эксплуатации, при гидравлических (пневматических) испытаниях и при сейсмических воздействиях.
Болты (шпильки) диаметром менее 24 мм рекомендуется применять с контролируемым затягом. При этом величина затяга болтов (шпилек) должна указываться в чертежах общего вида и контролироваться,
4.5.4 При выполнении расчета определяют следующие виды напряжений:
- средние напряжения растяжения по сечению болта (шпильки), вызванные механическими нагрузками - σm;
- средние напряжения растяжения по сечению болта (шпильки), вызванные температурными нагрузками - σт;
- общие изгибные напряжения по сечению болта (шпильки), вызванные механическими нагрузками и температурными воздействиями - σb;
- напряжения кручения но сечению болта (шпильки), вызванные крутящим моментом при затяге гайки - τw;
- средние касательные напряжения в резьбе τ1 вызванные механическими нагрузками и τ2, вызванные механическими нагрузками и температурными воздействиями.
4.5.5 Виды напряжений объединяют в следующие группы приведенных напряжений:
- (σ)1, определяемых по средним напряжениям растяжения σm в расчетном сечении от механических нагрузок;
- (σ)3, определяемых по суммам средних напряжений растяжения (σm + σт) в расчетном сечении от механических нагрузок и температурных воздействий;
- (σ)4, определяемых по суммам составляющих средних напряжений растяжения (σm + σт) в расчетном сечении и общих изгибных напряжений от механических нагрузок и температурных воздействий, а также напряжений кручения.
4.5.6 Приведенные напряжения определяют по теории наибольших касательных напряжений.
4.5.7 В основу методов расчета положены принципы оценки прочности по допускаемым напряжениям.
Условия статической прочности считаются выполненными, если для всех расчетных групп приведенных напряжений (σ)i соблюдаются условия
|
(σ)i ≤ [σ] |
(42) |
4.5.8 Допускаемые напряжения [σ1]:
- при затяге фланцевого соединения и в условиях эксплуатации
|
[σ1] = [σ] |
(43) |
- в режимах гидравлических (пневматических) испытаний
|
[σ1]h = [σ]h. |
(44) |
Для фланцевых соединений, имеющих коэффициент нагрузки χ близкий к нулю (обычно соединения беспрокладочные или соединения с прокладками из металла, паронита, фторопласта и т.д.), допускается определять расчетное напряжение (σ)1 только от усилия затяга и проверять выполнение условий прочности по формуле (43).
4.5.9 Допускаемые напряжения [σ3] в условиях эксплуатации
|
[σ3] = 1,3[σ] |
(45) |
4.5.10 Допускаемые напряжения [σ4] в условиях эксплуатации
|
[σ4] = 1,7[σ] |
(46) |
В расчетных напряжениях (σ)4 суммарные приведенные напряжения от растяжения и изгиба σs определяются по формуле:
|
σs = (σm + σт) + 0,6σb |
(47) |
4.5.11 Средние касательные напряжения τ1 в резьбе болтов (шпилек) и гаек в нормальных условиях эксплуатации от действия механических нагрузок
|
τ1 ≤ 0,25Rp0,2. |
(48) |
4.5.12 Средние касательные напряжения τ2 в резьбе болтов (шпилек) и гаек в нормальных условиях эксплуатации от механических нагрузок и температурных воздействий
|
τ2 ≤ 0,32Rp0,2. |
(49) |
4.5.13 Для фланцевых соединений из сталей с различными коэффициентами линейного расширения при температуре среды не более 50 °С и с одинаковыми коэффициентами линейного расширения при температуре среды не более 100 °С проверку условий прочности для расчетных напряжений (σ3) и τ2 допускается не проводить, а для расчетных напряжений (σ4) допускается учитывать только механические нагрузки.
Приложение А
(обязательное)
Обозначения и сокращения
|
b |
- эффективная ширина прокладки, мм |
|
D |
- номинальный наружный диаметр резьбы болта (шпильки), мм |
|
Dm |
- средний диаметр прокладки, мм |
|
D0 |
- диаметр гладкой части стержня болта (шпильки), мм |
|
Ds |
- минимальный расчетный диаметр стержня болта (шпильки), мм |
|
D3 |
- внутренний диаметр резьбы болта (шпильки), мм |
|
Dб |
- минимальный диаметр поперечного сечения болта (шпильки), мм |
|
Е |
- модуль упругости материала при расчетной температуре, МПа |
|
F0 |
- расчетное растягивающее усилие в болтах (шпильках), Н |
|
Fow |
- усилие затяга фланцевого соединения, Н |
|
Fd |
- усилие обжатия прокладки, Н |
|
Fp |
- усилие от расчетного давления среды, Н |
|
Fph |
- усилие от давления среды при гидравлических (пневматических) испытаниях, Н |
|
F2 |
- минимальное усилие, обеспечивающее герметичность фланцевого соединения при расчетном давлении среды, Н |
|
F2h |
- минимальное усилие, обеспечивающее герметичность фланцевого соединения при давлении гидравлических (пневматических) испытаний, Н |
|
Fб |
- минимальная площадь поперечного сечения болта (шпильки), мм2 |
|
n0,2 |
- коэффициент запаса прочности по пределу текучести |
|
nmt |
- коэффициент запаса прочности по пределу длительной прочности |
|
nсt |
- коэффициент запаса прочности по пределу ползучести |
|
р |
- расчетное давление среды, МПа |
|
рh |
- давление гидравлических (пневматических) испытаний, МПа |
|
[Qб] |
- допускаемая нагрузка на болт (шпильку), Н |
|
q0 |
- удельное давление при обжатии прокладки, МПа |
|
Rm |
- минимальное значение временного сопротивления материала болта (шпильки) при расчетной температуре, МПа |
|
Rp0,2 |
- минимальное значение предела текучести материала болта (шпильки) при расчетной температуре, МПа |
|
Rmt |
- минимальное значение предела длительной прочности за время t при расчетной температуре, МПа |
|
Rct |
- условное значение предела ползучести, при котором деформация с учетом ползучести достигает заданного значения за время t, МПа |
|
S |
- шаг резьбы болта (шпильки), мм |
|
Z |
- относительное сужение поперечного сечения образца при статическом разрушении при растяжении при расчетной температуре, % |
|
zб |
- количество болтов (шпилек), шт |
|
α |
- коэффициент линейного температурного расширения при расчетной температуре, 1/°С |
|
ζ |
- коэффициент, учитывающий прочность прокладки в рабочих условиях |
|
[σ] |
- номинальное допускаемое напряжение для болтов (шпилек) арматуры общепромышленного назначения, МПа |
|
[σн] |
- номинальное допускаемое напряжение для болтов (шпилек) арматуры АЭУ, МПа |
|
[σi] |
- допускаемое напряжение для соответствующей расчетной группы приведенных напряжений (σ)i, МПа |
|
(σ)1 |
- группа приведенных напряжений, определяемых по средним напряжениям растяжения в расчетном сечении от механических нагрузок, МПа |
|
(σ)3 |
- группа приведенных напряжений, определяемых по суммам средних напряжений растяжения в расчетном сечении от механических нагрузок и температурных воздействий, МПа |
|
(σ)4 |
- группа приведенных напряжений, определяемых по суммам составляющих средних напряжений растяжения в расчетном сечении и общих изгибных напряжений от механических нагрузок и температурных воздействий, а также напряжений кручения, МПа |
|
σb |
- общие изгибные напряжения по сечению болта (шпильки), вызванные механическими нагрузками и температурными воздействиями, МПа |
|
σm |
средние напряжения растяжения по сечению болта (шпильки), вызванные механическими нагрузками, МПа |
|
σs |
суммарные приведенные напряжения от растяжения и изгиба, МПа |
|
σт |
- средние напряжения растяжения по сечению болта (шпильки), вызванные температурными воздействиями, МПа |
|
τw |
- напряжения кручения по сечению болта (шпильки), вызванные крутящим моментом при затяге гайки, МПа |
|
τ1 |
- средние касательные напряжения в резьбе болтов (шпилек) и гаек в нормальных условиях эксплуатации от действия механических нагрузок, МПа |
|
τ2 |
- средние касательные напряжения в резьбе болтов (шпилек) и гаек в нормальных условиях эксплуатации от механических нагрузок и температурных воздействий, МПа |
|
χ |
- коэффициент нагрузки фланцевого соединения |
|
НУЭ |
- нормальные условия эксплуатации |
|
ННУЭ |
- нарушение нормальных условий эксплуатации |
|
АЭУ |
- атомная энергетическая установка |
|
ТУ |
- технические условия |
|
НД |
- нормативные документы |
Приложение Б
(справочное)
Механические характеристики, допускаемые напряжения и допускаемые нагрузки для болтов (шпилек) арматуры АЭУ
Б.1 Данные по маркам сталей, категориям прочности и механическим характеристикам при температурах 20 °С и 350 °С приняты по ГОСТ 23304.
Б.2 Механические характеристики для промежуточных значений температуры могут быть определены с использованием данных ПНАЭ Г-7-002-86 и ГОСТ 23304 по формуле:
где Rt - - искомое значение механической характеристики для расчетной температуры t;
и 
- значения механических характеристик
по данным ГОСТ
23304 для температур 20 °С и 350 °С;
, 
и 
- значения механических характеристик
по данным ПНАЭ
Г-7-002-86 для расчетной температуры и температур 20 °С и 350 °С ,
В случае, если для расчетной температуры в ПНАЭ Г-7-002-86 отсутствуют необходимые данные, они могут приниматься для ближайшей большей температуры.
Б.3 Трехзначная цифра после обозначения категории прочности «КП» означает величину предела текучести при t = 20 °С для данного материала с учетом термообработки.
Б.4 Справочные данные по механическим характеристикам сталей и допускаемые напряжения для болтов (шпилек) арматуры АЭУ приведены в таблице Б.1.
Номинальные допускаемые напряжения и допускаемые нагрузки для расчета болтов (шпилек) при расчетных температурах приведены в таблицах Б.2 - Б.14.